二维声子晶体点缺陷间的耦合特性

以二维铝圆柱/空气正方格子声子晶体为研究对象,采用平面波法结合超元胞的方法研究了点缺陷问的耦合特性.结果表明,在(1 0)或(0 1)方向,两点缺陷因耦合将造成缺陷模的分离,分离宽度随两点缺陷距离的增加而减小,同时缺陷附近模场的分布也发生变化;在(1 1)方向因局域声子声场的迅速衰减而使局域声子间的耦合非常弱,即使缺陷间的距离非常小.局域声子的这些耦合特性在声方向滤波器、窄带声波导方面将有很大的应用价值.     

流固混合声子晶体中负折射与导波特性研究

针对声子晶体中负折射现象产生的原因以及调控波导的方法,本文研究了工字型钢在空气中正方形排布所形成流固混合型声子晶体的波动特性。数值计算是通过有限元方法进行的。根据等频率曲线确定声子晶体产生负折射的频率,并进行模拟验证。通过引入线性缺陷,设计直线和折线型波导,调控波的传播。并通过引入耦合共振缺陷,研究结构中耦合共振波导的波动特性。结果表明：在?=0°的声子晶体中,5 255 Hz时波仅沿y方向传播。在?=45°的声子晶体中,3 045 Hz时波的传播会出现负折射现象。只有在特定的频率范围内,波在Z型线性波导中能够较好地传播。在不同的频率范围内,波在2种直线型耦合共振波导中均能够较好地传播。相关结果为流固混合型声学器件的设计提供一定的数值基础。     

三维面心立方晶体声子谱的严格解析解

在第三近邻相互作用情况下,利用晶格动力学严格求解三维面心立方晶体声子谱的严格解析解与其对应的极化向量.并在第一布里渊区的全空间讨论声子谱的特性,指出声子谱能量只在第一布里渊区的主要对称点线面上具有简并现象,并按其极化向量判断纵向声子与横向声子的特性.     

三维立方晶体声子谱的严格解析解

只考虑次近邻相互作用情况下,利用晶格动力学严格求解三维立方晶体声子谱的严格解析解与其对应的极化向量.并在第一布里渊区的全空间讨论声子谱的特性,指出声子谱能量只在第一布里渊区的主要对称点线面上具有简并现象,并按其极化向量判断纵向声子与横向声子的特性.给出非简并情况下的声子谱能量及其极化向量的严格解析解.     

一维杆状Thue-Morse(TM)准周期结构声子晶体带隙特性的研究

提出了一维杆状TM准周期结构声子晶体模型,采用有限元法计算了其带隙特性并与周期结构进行了比较。研究表明,TM序列准周期结构声子晶体可以有效地拓宽带隙宽度且能降低起始频率,而且在带隙范围内产生了具有高品质因子的局域共振模;此外还发现,不同代次的TM序列、不同排序的材料组合都不影响其带隙范围,但改变材料参数(密度和弹性模量)却能改变其带隙范围。此研究可供其在减振降噪、滤波、波导等方面的设计和实际应用参考。     

结构参数对二维光子晶体波导慢光特性的影响

为了设计具有更好慢光特性的光子晶体结构,分析了结构参数对光子晶体线缺陷波导结构慢光特性的影响. 通过改变缺陷柱的位置和大小,用平面波展开法(PWE)分析了导模频率和群速度及色散. 分析结果表明,缺陷柱的大小和介电常数的变化对导模的慢光值影响更大,而缺陷柱位置的变化则能优化慢光的群速度色散特性. 根据结论,通过对波导结构进行针对性调整,可得到具有更好慢光特性的新型光子晶体结构.     

正方形介质柱光子晶体波导中的慢光研究

研究了二维正方形介质柱光子晶体线缺陷波导中慢光的传输特性.采用平面波展开法探讨了缺陷波导中缺陷处介质柱尺寸和波导宽度的变化对群速度所产生的影响.数值分析表明,增大缺陷处介质柱边长或减小波导宽度都会使群速度有效降低.结合两种方法对缺陷波导进行优化后得到了群速度最大值低于0.071c、色散大小位于10^5量级、对光局域性更好的慢光波导结构.     

高浓度LiNbO_3：Fe晶体中写入平面光波导的实验

利用衍射光场辐照高浓度LiNbO3：Fe晶体,通过光折变效应在晶体中写入平面波导。研究了各种实验参数对写入波导特性的影响并测量了平面光波导的横向折射率和周期。实验结果证明,使用辐照法在LiNbO3：Fe晶体中写入平面波导是简便可行的,并且具有允许低功率写入、存储时间较长,光折变灵敏度高的特点。     

声子晶体角式组合杆的减振性能研究

针对声子晶体直杆减振效果不理想的问题,提出了一种具有宽频多维减振能力的声子晶体角式组合杆.采用传递矩阵法进行了理论分析,在MATLAB中进行了数值计算,最后通过仿真和实验加以验证.分析结果表明:声子晶体角式组合杆能够实现弯曲带隙内的三维减振和纵向带隙内的二维减振性能,是一种良好的宽频多维减振元件;夹角和加载角对声子晶体角式组合杆的减振性能有重要影响.     

一维含缺陷光子晶体异质结构的电磁传输性质

利用传输矩阵方法研究了一维含有缺陷的光子晶体异质结构的电磁传输性质.结果表明,由两种正常材料组成的一维光子晶体异质结构,由于光子局域特性,会在光子带隙内出现缺陷模.当在此异质结构界面引入一种正常材料作为缺陷层时,缺陷模的频率随着缺陷层厚度的增加向低频移动;缺陷模的电磁场在光子晶体异质结构界面和缺陷处具有很强的局域性.而当引入一磁单负材料作为缺陷时,发现此种缺陷型异质结构会出现"双模特性",两缺陷模的频率及频率间隔可以通过改变负磁导率材料缺陷层的厚度来调节,而两缺陷模的电场在光子晶体与单负材料的界面分别出现很强局域特性.这些缺陷模性质将在可调的滤波器中具有潜在的应用价值.     

各向异性材料一维光子晶体的传输特性研究

为研究由电各向异性材料和磁各向异性材料构建的一维光子晶体的电磁传输特性,分析了不同电等离子体频率和磁等离子体频率对TE极化波和TM极化波禁带宽度的影响规律。结果表明,磁等离子体频率对TE极化波及TM极化波的禁带宽度有较大的调节作用。当电导率和磁导率都为正的各向同性材料缺陷结构引入到光子晶体中时,会有电磁缺陷模式出现,而且缺陷模式的频率随缺陷厚度的增加而降低,同时缺陷的厚度对TM极化波缺陷模式的调谐作用大于对TE极化波的调谐作用,这对滤波器的频率调节具有潜在的应用价值。     

基于有限元方法的光子晶体光纤特性分析

光子晶体光纤具有传统光纤所无法比拟的特性,是近几年光纤领域研究的一个新热点,分析它的传输特性越来越重要。从麦克斯韦方程出发,运用有限元方法研究全内反射光子晶体光纤的一些特性,在考虑纯石英材料自身色散的前提下计算光子晶体光纤模场分布,基模有效折射率,归一化频率等参数。结果表明,随着空气孔占空比的增加,模式折射率逐渐减小;合理设计光纤结构参数可以实现全波段内单模传输。在此基础上,设计了锥体光子晶体光纤,并给出其模场分布,为光子晶体光纤器件的设计提供了参考依据。     

含空气小孔芯光子晶体光纤的色散特性研究(英文)

利用有限元法研究纤芯含有空气孔缺陷光子晶体光纤的色散特性.结果表明,引入空气孔缺陷可增加波导色散作用,改变色散曲线斜率;当空气孔缺陷的直径增加时,色散曲线将会下移,因此通过适当选择小孔直径,可实现色散平坦的光子晶体光纤.光纤的零色散波长可通过改变光纤的包层空气孔占空比和小孔缺陷在纤芯中的位置而改变.该调节光子晶体光纤色散的方法对用于超连续谱的产生具有借鉴意义.     

非线性介质传输矩阵算法研究双稳态特性

研究了一维非线性介质的传输矩阵算法,并对色散型缺陷层的一维光子晶体的光学双稳态特性进行了模拟.研究表明,该方法可以精确地模拟一维非线性介质的传输行为,很方便地给出一维光子晶体的光学双稳态特性.     

非线性介质传输矩阵算法研究双稳态特性

研究了一维非线性介质的传输矩阵算法,并对色散型缺陷层的一维光子晶体的光学双稳态特性进行了模拟。研究表明,该方法可以精确地模拟一维非线性介质的传输行为,很方便地给出一维光子晶体的光学双稳态特性。     

准周期性对光子晶体缺陷模的影响

利用传输矩阵法研究了Bragg镜的准周期性对光子晶体缺陷模的影响。研究表明,无论是高折射率介质层还是低折射率介质层,当其折射率或厚度按一定的递变规律递增时,缺陷模都将向低频方向移动,递减时则向高频方向移动。但对缺陷模品质因子的影响却不同,高折射率介质层的折射率递增时品质因子提高,递减时品质因子减小;但低折射率介质层的折射率递变时品质因子的变化规律刚好相反;而介质层厚度的递变几乎不影响品质因子。此外还研究了准周期性对缺陷层内电场增强效应的影响。     

准周期性对光子晶体缺陷模的影响

利用传输矩阵法研究了Bragg镜的准周期性对光子晶体缺陷模的影响.研究表明,无论是高折射率介质层还是低折射率介质层,当其折射率或厚度按一定的递变规律递增时,缺陷模都将向低频方向移动,递减时则向高频方向移动.但对缺陷模品质因子的影响却不同,高折射率介质层的折射率递增时品质因子提高,递减时品质因子减小;但低折射率介质层的折射率递变时品质因子的变化规律刚好相反;而介质层厚度的递变几乎不影响品质因子.此外还研究了准周期性对缺陷层内电场增强效应的影响.     

单负材料-维光子晶体的带隙和局域模特性

利用传输矩阵法研究了由两种单负材料构成的一维周期性结构的透射谱。研究发现,单负材料光子晶体中存在着一个特殊的禁带,禁带宽度取决于两种单负材料的厚度比,而与晶格常数、入射角无关。在光子晶体中引入缺陷,可以在禁带中出现局域模。随着缺陷层厚度的增加,局域模向低频方向移动。随着入射角的增大,局域模会发生改变。在一定条件下,可以实现TE或TM局域模的全向透射。